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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft einen zweidimensionalen Bilddetektor zum Erfassen
eines Bilds durch Strahlung, wie beispielsweise Röntgenstrahlen, sichtbares
Licht, infrarotes Licht, usw., und einen Prozess zum Herstellen
eines solchen zweidimensionalen Bilddetektors.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Eine
Einrichtung, die herkömmlich
als ein zweidimensionaler Bilddetektor zum Erfassen eines Bilds
durch Strahlung bekannt ist, hat eine Struktur derart, dass Halbleitersensoren
zum Fühlen
von Röntgenstrahlen
zum Erzeugen von Ladungen (Elektronen-Löcher) zweidimensional angeordnet
sind, und elektrische Schalter für
die jeweiligen Sensoren bereitgestellt sind, um die Ladungen der
Sensoren Spalte für
Spalte durch sequenzielles Einschalten der elektrischen Schalter
Reihe für
Reihe auszulesen. Die bestimmte Struktur und das Prinzip des zweidimensionalen
Bilddetektors sind in zum Beispiel den Referenzen: D. L. Lee et
al., "A New Digital Detector
for Projection Radiography",
SPIE, 2432, Seiten 237-249, 1995; und L. S. Jeromin et al., "Application of a-Si
Active-Matrix Technology in a X-Ray Detector Panel", SID 97 DIGEST,
Seiten 91-94, 1997; und der japanischen Veröffentlichung der ungeprüften Patentanmeldung
Nummer 342098/1994 (Tokukaihei 6-342098)
beschrieben.
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Die
folgenden Beschreibungen werden die Struktur und das Prinzip des
herkömmlichen,
vorstehend erwähnten
zweidimensionalen Strahlungsbilddetektors erklären. 8 ist eine
Darstellung der Struktur des zweidimensionalen Strahlungsbilddetektors. 9 ist
eine Darstellung des Querschnitts, der die Struktur jedes Pixels
des zweidimensionalen Strahlungsbilddetektors zeigt.
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Wie
in den 8 und 9 gezeigt ist, beinhaltet der
zweidimensionale Strahlungsbilddetektor ein Aktivmatrix-Substrat
mit einem Glassubstrat 51, auf welchem eine XY-matrix-förmige Elektrodenverdrahtung
(Gate-Elektroden 52 und Source-Elektroden 53),
TFTs (Dünnfilmtransistoren) 54 und
Ladungsspeicherkondensatoren (Cs) 55 usw. ausgebildet sind.
Auf der nahezu gesamten Oberfläche
des Aktivmatrix-Substrats sind ein photoleitender Film 56,
eine dielektrische Schicht 57 und eine obere Elektrode 58 ausgebildet.
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Der
Ladungsspeicherkondensator 55 beinhaltet eine Cs-Elektrode 59 und
eine Pixelelektrode 60, die mit einer Drain-Elektrode des
TFT 54 verbunden sind, und so angeordnet sind, dass die
Cs-Elektrode 59 der Pixelelektrode 60 über einen
isolierenden Film 61 gegenüberliegt.
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Der
photoleitende Film 56 wird durch ein Halbleitermaterial
zum Erzeugen von Ladungen bei Aussetzen gegenüber Strahlung, wie beispielsweise Röntgenstrahlen,
gebildet. Gemäß den vorstehenden
Referenzen wird amorphes Selenium (a-Se) mit einem hohen Dunkelwiderstand
und zufrieden stellenden photoleitenden Eigenschaften bei Aussetzen gegenüber Bestrahlung
mit Röntgenstrahlen
verwendet. Der photoleitende Film 56 wird durch ein Vakuum-Verdampfungsverfahren
so erzeugt, dass er eine Dicke hat, die von 300 bis 600 μm reicht.
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Als
das vorstehend erwähnte
Aktivmatrix-Substrat kann ein Aktivmatrix-Substrat genutzt werden,
das in dem Prozess des Herstellens einer Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung
erzeugt wird. Zum Beispiel beinhaltet ein Aktivmatrix-Substrat,
das für eine
nach dem Aktivmatrix-Prinzip arbeitende Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung
(AMLCD) verwendet wird, durch amorphes Silizium (a-Si) oder Polysilizium
(p-Si) gebildete TFTs, XY-Matrixelektroden und Ladungsspeicherkondensatoren.
Daher kann durch lediglich geringfügiges Ändern der Ausgestaltung das
in dem Prozess des Herstellens der Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung
erzeugte Aktivmatrix-Substrat leicht als das Aktivmatrix-Substrat
zur Verwendung in dem zweidimensionalen Strahlungsbilddetektor genutzt
werden.
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Als
Nächstes
werden die folgenden Beschreibungen das Betriebsprinzip des zweidimensionalen
Strahlungsbilddetektors mit der vorstehend erwähnten Struktur erklären.
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Wenn
der photoleitende Film 56 Strahlung ausgesetzt wird, werden
in dem photoleitenden Film 56 Ladungen erzeugt. Wie in
den 8 und 9 gezeigt ist, bewegen sich,
da der photoleitende Film 56 und der Ladungsspeicherkondensator 55 elektrisch
in Reihe verschaltet sind, dann, wenn eine Spannung an die obere
Elektrode 58 und die Cs-Elektrode 59 angelegt
wird, die negativen und positiven Ladungen, die in dem photoleitenden
Film 56 erzeugt wurden, in Richtung der Anodenseite bzw. der
Kathodenseite. Infolge dessen werden die Ladungen in dem Ladungsspeicherkondensator 55 gesammelt.
Es wird angemerkt, dass eine Ladungssperrschicht 62 als
eine dünne
isolierende Schicht zwischen dem photoleitenden Film 56 und
dem Ladungsspeicherkondensator 55 ausgebildet ist und als eine
nach dem Sperrprinzip arbeitende Photodiode zum Sperren des Flusses
der Ladungen von einer Seite wirkt.
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Mit
dieser Funktion können
die in dem Ladungsspeicherkondensator 55 gesammelten Ladungen über Source-Elektroden
S1, S2, S3, ..., Sn ausgeleitet werden, indem die TFTs 54 in Übereinstimmung
mit Eingangssignalen von Gate-Elektroden G1, G2, G3, ..., Gn in
den offenen Zustand versetzt werden. Da die Gate-Elektroden 52,
die Source-Elektroden 53, die TFTs 54, die Ladungsspeicherkondensatoren 55 usw.
alle in der XY-Matrixform bereitgestellt sind, kann durch sequenzielles
Abtasten der den Gate-Elektroden G1, G2, G3, ..., Gn zugeführten Signale
Zeile für
Zeile Röntgenstrahlen-Bildinformation
zweidimensional erhalten werden.
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Falls
der in dem vorstehenden zweidimensionalen Bilddetektor verwendete
photoleitende Film 56 Photoleitfähigkeit in Bezug auf sichtbares
Licht und infrarotes Licht sowie Strahlung wie beispielsweise Röntgenstrahlen
zeigt, wirkt der zweidimensionale Bilddetektor ebenfalls als ein
zweidimensionaler Bilddetektor zum Erfassen eines Bildes durch sichtbares
Licht und infrarotes Licht.
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In
der vorstehenden herkömmlichen
Struktur wird jedoch a-Se als der photoleitende Film 56 verwendet.
Das Ansprechen von a-Se ist nicht gut, weil der durch a-Se erzeugte
Photostrom verteilte Leitungseigenschaften hat, die typisch für amorphe
Materialien sind. Ferner kann, da die Empfindlichkeit (das Signal/Rausch-Verhältnis) von
a-Se gegenüber Röntgenstrahlen
nicht ausreichend ist, Information nicht ausgelesen werden, bis
die Ladungsspeicherkondensatoren 55 durch eine langzeitige
Bestrahlung mit Röntgenstrahlen
voll geladen sind.
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Darüber hinaus
ist die dielektrische Schicht 57 zwischen dem photoleitenden
Film 56 und der oberen Elektrode 58 zur Verringerung
des Leckstroms (Dunkelstroms) und zum Schutz gegenüber Hochspannung
bereitgestellt. Da die Ladungen in der dielektrischen Schicht 57 verbleiben,
muss eine Sequenz zum Entfernen der verbleibenden Ladungen für jedes
Einzelbild hinzugefügt
werden, wodurch ein Problem derart verursacht wird, dass der zweidimensionale
Bilddetektor nur zum Aufzeichnen von statischen Bildern genutzt
werden kann.
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Indessen
ist es, um dynamischen Bildern entsprechende Bilddaten zu erhalten,
notwendig, den photoleitenden Film 56 zu verwenden, der
aus einem kristallinen (oder polykristallinen) photoleitenden Material
mit herausragender Empfindlichkeit (Signal/Rausch-Verhältnis) gegenüber Röntgenstrahlen anstelle
von a-Se hergestellt ist. Wenn die Empfindlichkeit des photoleitenden
Films 56 verbessert wird, können die Ladungsspeicherkondensatoren 55 sogar
durch kurzzeitige Bestrahlung mit Röntgenstrahlen ausreichend geladen
werden, sodass das Anlegen einer Hochspannung an den photoleitenden
Film 56 unnötig
wird, wodurch die Notwendigkeit zum Bereitstellen der dielektrischen
Schicht 57 eliminiert wird. Infolge dessen ist das Hinzufügen der
Sequenz zum Entfernen der verbleibenden Ladungen für jedes Einzelbild
nicht erforderlich, wodurch es möglich
gemacht wird, dynamische Bilder aufzuzeichnen.
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Photoleitende
Materialien, die dafür
bekannt sind, dass sie herausragende Empfindlichkeit gegenüber Röntgenstrahlen
haben, sind CdTe, CdZnTe, usw. Im allgemeinen ist die photoelektrische
Röntgenstrahlenabsorption
eines Materials proportional zu der 5. Potenz der effektiven Atomnummer
des absorbierenden Materials. Zum Beispiel kann dann, wenn vorausgesetzt
wird, dass die Atomnummer von Se 34 ist und die effektive Atomnummer
von CdTe 50 ist, eine etwa 6,9-fache Verbesserung der Empfindlichkeit
erwartet werden. Wenn jedoch CdTe oder CdZnTe als der photoleitende
Film 56 des zweidimensionalen Strahlungsbilddetektors anstelle
von a-Se verwendet wird, tritt das folgende Problem auf.
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In
dem herkömmlichen
Fall des Verwendens von a-Se kann das Vakuum-Verdampfungsverfahren als
das Verfahren zum Abscheiden des Films verwendet werden, sodass
der Film bei Raumtemperaturen abgeschieden werden kann. Folglich
war die Filmabscheidung auf dem Aktivmatrix-Substrat leicht. Indessen
waren in dem Fall des Verwendens von CdTe und CdZnTe das MBE-Verfahren
und das MOCVD-Verfahren als Verfahren zum Abscheiden des Films bekannt,
und ist insbesondere das MOCVD-Verfahren unter Berücksichtigung
der Abscheidung des Film über
ein großflächiges Substrat geeignet.
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Die
Abscheidung von CdTe oder CdZnTE mittels dem MOCVD-Verfahren erfordert
jedoch eine hohe Temperatur von etwa 400°C, weil eine thermische Zersetzung
von organischem Cadmium (DMCd) als Rohmaterial bei etwa 300°C auftritt,
und eine thermische Zersetzung von organischem Tellurium (DETe und
DiPTe) als Rohmaterialien bei etwa 400°C bzw. 350°C auftritt.
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Vorwiegend
beinhaltet der auf dem Aktivmatrix-Substrat ausgebildete, vorstehend
erwähnte
TFT 54 einen a-Si-Film oder einen p-Si-Film als eine Halbleiterschicht.
Diese Filme werden bei Temperaturen abgeschieden, die von etwa 300
bis 350°C
reichen, während
Wasserstoff (H2) hinzugefügt wird,
um deren Halbleitereigenschaften zu verbessern. Der auf diese Art
und Weise erzeugte TFT 54 weist einen Wärmewiderstand bis zu etwa 300°C auf. Demgemäß bewirkt
eine Behandlung des TFTs 54 bei Temperaturen höher als
300°C, dass
Wasserstoff aus dem a-Si-Film oder dem p-Si-Film austritt, wodurch die
Halbleitereigenschaften verschlechtert werden.
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Demzufolge
war die Filmabscheidung von CdTe oder CdZnTe durch das MOCVD-Verfahren auf das
Aktivmatrix-Substrat im Hinblick auf die Filmabscheidungstemperatur
praktisch schwierig.
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Darüber hinaus
offenbart die Druckschrift US-A-5 379 336 einen Festkörper-Röntgenstrahldetektor
in der Form einer hybriden Halbleiterkonstruktion als ein zweidimensionales
Feld von Pixelelementen. In dieser Konstruktion sind zwei getrennte Schichten
von Halbleitermaterialien, die ein Detektorfeld bzw. ein Auslesefeld
bilden, über
Indium-Höckerklebeverbindungen
für jedes
Pixel zwischenverbunden, welche die Bodenfläche des Detektorfeldes mit der
oberen Fläche
des Auslesechips verbinden.
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Ferner
betrifft die Druckschrift EP-A-0783177 ein Verfahren für die Produktion
eines mikrokapselartigen leitenden Füllers und bezieht sich als
solches auf eine Art eines anisotropischen leitenden Materials und
ein mikrokapselartiges Klebemittel, bei dem in einem Klebemittel
der beschichtete mikrokapselartige leitende Füller verteilt ist.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zweidimensionalen Bilddetektor
zu schaffen, welcher ein verbessertes Ansprechverhalten aufweist
und in der Lage ist, mit dynamischen Bildern umzugehen, unter Verwendung
von CdTe, CdZnTe, usw. als ein Material einer Halbleiterschicht
mit Photoleitfähigkeit,
sowie einen Prozess zum Herstellen eines solchen zweidimensionalen
Bilddetektors bereitzustellen.
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In Übereinstimmung
mit der Erfindung wird diese Aufgabe durch einen zweidimensionalen
Bilddetektor wie in den Patentansprüchen 1, 4, 8, 11 und 21 definiert,
und durch einen Prozess zum Herstellen eines zweidimensionalen Bilddetektors
wie in Patentanspruch 27 definiert gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der beigefügten Unteransprüche.
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Daher
sind in Übereinstimmung
mit der definierten Struktur das Aktivmatrix-Substrat einschließlich der
Schaltelemente und der Ladungspeicherkondensatoren sowie das gegenüber liegende
Substrat einschließlich
der Elektrodenschicht und der Halbleiterschicht so angeordnet, dass
sie einander gegenüber
liegen und miteinander durch die Verbindungsschicht verbunden sind.
D. h., da die Halbleiterschicht elektrisch und physikalisch mit
den Ladungsspeicherkondensatoren über die Verbindungsschicht verbunden
ist, ist es nicht erforderlich, dass diese direkt auf dem Aktivmatrix-Substrat
angeordnet ist. Daher kann sogar ein Halbleitermaterial, das die
Wärmebehandlung
bei einer Temperatur höher
als die Wärmewiderstandstemperatur
des Schaltelements (der Temperatur, der das Schaltelement widerstehen kann)
in dem Filmabscheidungsschritt erfordert, für die Halbleiterschicht verwendet
werden.
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Infolgedessen
kann unabhängig
von der Wärmewiderstandstemperatur
des Schaltelements das Halbleitermaterial mit herausragender Empfindlichkeit
gegenüber
Strahlung, wie beispielsweise Röntgenstrahlen,
sichtbarem Licht, und infrarotem Licht frei gewählt und für die Halbleiterschicht verwendet
werden.
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Ferner
wird durch Verwenden des Halbleitermaterials mit herausragender
Empfindlichkeit für
die Halbleiterschicht die zum Speichern notwendiger Ladung erforderliche
Zeit verkürzt.
Daher kann die an den Elektrodenabschnitt angelegte Spannung niedriger
als der herkömmliche
Wert eingestellt werden. Es ist somit möglich, die dielektrische Schicht,
welche herkömmlich
zwischen der Halbleiterschicht und der Elektrodenschicht zum Schutz
gegen die hohe Spannung bereitgestellt war, wegzulassen.
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Infolgedessen
ist das Hinzufügen
einer Sequenz zum Entfernen der in der dielektrischen Schicht verbleibenden
Ladungen für
jedes Einzelbild nicht erforderlich, und wird das Erfassen der dynamischen
Bilder möglich.
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In Übereinstimmung
mit dem definierten Herstellungsprozess wird das Aktivmatrix-Substrat
einschließlich
der Schaltelemente und der Ladungsspeicherkondensatoren mit den
Pixelelektroden zunächst in
dem Schritt (a) vorbereitet, und wird das gegenüber liegende Substrat einschließlich der
Elektrodenschicht und der Halbleiterschicht, die Photoleitfähigkeit
zeigt, in dem Schritt (b) vorbereitet. Dann wird in dem Schritt
(c) das Aktivmatrix-Substrat
mittels der Verbindungsschicht mit anisotropischer Leitfähigkeit mit
dem gegen über
liegenden Substrat verbunden. Auf diese Art und Weise wird die Halbleiterschicht nicht
auf dem Aktivmatrix-Substrat ausgebildet, sondern auf dem gegenüber liegenden
Substrat, und dann elektrisch und physikalisch mit dem Aktivmatrix-Substrat über die
Verbindungsschicht mit anisotropischer Leitfähigkeit verbunden. Daher kann
die Halbleiterschicht unter Verwendung des Materials, welches herkömmlich aus
dem Blickpunkt der Wärmewiderstandstemperatur
des Schaltelements nicht verwendet werden konnte, d.h. das Halbleitermaterial,
welches die Wärmebehandlung
bei einer hohen Temperatur in dem Filmabscheidungsschritt erfordert,
erzeugt werden.
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Infolgedessen
kann das Halbleitematerial mit herausragender Empfindlichkeit gegenüber Strahlung,
wie beispielsweise Röntgenstrahlen,
und Licht, wie etwa sichtbarem Licht und infrarotem Licht, frei gewählt und
für die
Halbleiterschicht verwendet werden.
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Ferner
wird durch Verwenden des Halbleitermaterials mit herausragender
Empfindlichkeit für
die Halbleiterschicht die zum Speichern notwendiger Ladungen erforderliche
Zeit verkürzt.
Daher kann die an dem Elektrodenabschnitt angelegte Spannung niedriger
als der herkömmliche
Wert eingestellt werden. Es ist somit möglich, die dielektrische Schicht,
welche herkömmlich
zwischen der Halbleiterschicht und der Elektrodenschicht zum Schutz
gegenüber
der hohen Spannung bereitgestellt war, wegzulassen.
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Infolgedessen
ist das Hinzufügen
einer Sequenz zum Entfernen der in der dielektrischen Schicht verbleibenden
Ladungen für
jedes Einzelbild nicht erforderlich, und wird das Erfassen der dynamischen
Bilder möglich.
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Für ein tieferes
Verständnis
der Natur und der Vorteile der Erfindung sollte auf die nachfolgende detaillierte
Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen Bezug genommen
werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Schnittansicht, die vereinfacht eine Gesamtstruktur eines zweidimensionalen
Bilddetektors gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt.
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2 ist
eine Schnittansicht, die die Struktur jedes Pixels des zweidimensionalen
Bilddetektors zeigt.
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3 ist
ein Schaltungsdiagramm, das eine Äquivalenzschaltung jedes Pixels
des zweidimensionalen Bilddetektors zeigt.
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Die 4(a) bis 4(d) sind
beispielhafte Ansichten, die den Prozess des Zusammenfügens eines
Aktivmatrix-Substrats und eines gegenüber liegenden Substrats in
dem zweidimensionalen Bilddetektor zeigen.
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5 ist
eine Schnittansicht, die die Struktur jedes Pixels eines zweidimensionalen
Bilddetektors eines anderen Ausführungsbeispiels
der Erfindung zeigt, unter Verwendung eines Aktivmatrix-Substrats mit
einer Struktur, die sich von der des in 1 gezeigten
Aktivmatrix-Substrats unterscheidet.
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6 ist
eine Schnittansicht, die die Struktur jedes Pixels eines zweidimensionalen
Bilddetektors eines nochmals anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung
zeigt, unter Verwendung eines gegenüber liegenden Substrats mit
einer Struktur, die sich von der des in 1 gezeigten
gegenüber
liegenden Substrats unterscheidet.
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7 ist
eine Schnittansicht, die die Struktur jedes Pixels eines zweidimensionalen
Bilddetektors eines nochmals anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung
zeigt, unter Verwendung eines gegenüber liegenden Substrats mit
einer Struktur, die sich von der des in 1 oder 6 gezeigten
gegenüber
liegenden Substrats unterscheidet.
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8 ist
eine perspektivische Ansicht, die die Struktur eines herkömmlichen
zweidimensionalen Bilddetektors zeigt.
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9 ist
eine Schnittansicht, die die Struktur jedes Pixels des herkömmlichen
zweidimensionalen Bilddetektors zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Bezug
nehmend auf die 1 bis 7 werden
die folgenden Beschreibungen Ausführungsbeispiele der Erfindung
erklären.
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[Ausführungsbeispiel 1]
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Wie
in 1 gezeigt ist, beinhaltet ein zweidimensionaler
Bilddetektor in Übereinstimmung
mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ein Aktivmatrix-Substrat 1, auf welchem Ladungsspeicherkondensatoren
(Cs) 4 und TFTs (Dünnfilmtransistoren) 5 als
Schaltelemente ausgebildet sind, und ein gegenüber liegendes Substrat 2,
auf welchem Verbindungselektroden 6 ausgebildet sind. Das
Aktivmatrix-Substrat 1 und das gegenüber liegende Substrat 2 sind
mittels einem anisotropischen leitenden Klebemittel bzw. Klebstoff 3 als
einem anisotropischen leitenden Material miteinander verklebt. Hierbei
ist das "anisotropische
leitende Material" ein
allgemeiner Name von Materialien, deren Leitungseigenschaften Anisotropie
aufweisen. Das anisotropische leitende Klebemittel bzw. der Klebstoff 3 gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
wird durch Mischen von leitenden Teilchen 8 mit einem isolierenden
Klebemittel bzw. Klebstoff 7 hergestellt.
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Als
Nächstes
wird die detaillierte Struktur jedes Pixels des zweidimensionalen
Bilddetektors unter Bezugnahme auf 2 erklärt.
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Zunächst beinhaltet
das Aktivmatrix-Substrat 1 ein Glassubstrat 9,
auf welchem eine XY-Matrixform-Elektrodenverdrahtung,
die durch Gate-Elektroden 10 und Source-Elektroden 11 erzeugt
ist, die Ladungsspeicherkondensatoren 4, die TFTs 5,
usw., ausgebildet sind. D.h., die Elektrodenverdrahtung, die Ladungsspeicherkondensatoren 4 und
die TFTs 5 bilden eine Pixelfeldschicht.
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Das
Glassubstrat 9 ist ein nicht-alkalisches Glassubstrat (z.B.
Nr. 7059 oder Nr. 1737, hergestellt von Corning Inc.), auf welchem
die Gate-Elektrode 10, die aus einem Film von Metallen
wie beispielsweise Ta hergestellt ist, erzeugt ist. Die Gate-Elektrode 10 wird
durch Abscheiden eines Film von Ta usw. mit einer Dicke von etwa
3000' durch Sputterverdampfung
und dann Strukturieren des Films in ein gewünschtes Muster erhalten. Gleichzeitig
wird eine Cs-Elektrode 12 des Ladungsspeicherkondensators 4 erzeugt.
Als Nächstes
wird ein isolierender Film 13, der aus SiNx oder
SiOx hergestellt wird, mit einer Dicke von
etwa 3500' (10' = 1 nm) dem CVD-Verfahren abgeschieden.
Der isolierende Film 13 wirkt als ein Gate-Isolationsfilm
des TFT 5 und als eine dielektrische Schicht zwischen den
Elektroden des Ladungsspeicherkondensators 4. Als der isolierende
Film 13 kann eine anodische Oxidationsbeschichtung, die durch
anodische Oxidation der Gate-Elektrode 10 und
der Cs-Elektrode 12 erzeugt wird, in Kombination mit SiNx oder SiOx verwendet
werden.
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Dann
werden ein a-Si-Film (i-Schicht) 14 als ein Kanalabschnitt
des TFT 5 und ein a-Si-Film (n+-Schicht) 15 zum in Kontakt bringen
von Source- und Drain-Elektroden miteinander mittels dem CVD-Verfahren
mit Dicken von etwa 1000' und
bzw. 400' abgeschieden,
und werden die Filme zu gewünschten
Mustern strukturiert. Danach werden die Sour ce-Elektrode 11 und
die Drain-Elektrode (die auch als eine Pixelelektrode 16 dient),
hergestellt aus einem Metallfilm von Ta, Al, usw., erzeugt. Die
Source-Elektrode 11 und die Pixelelektrode 16 werden durch
Abscheiden der Metallfilme mit Dicken von etwa 3000' durch Sputterverdampfung
und Strukturieren derselben zu gewünschten Mustern erhalten.
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Dann
wird ein isolierender Schutzfilm 17 erzeugt, um den Bereich
mit Ausnahme des Öffnungsabschnitts
der Pixelelektrode 16 zu isolieren und zu schützen. Der
isolierende Schutzfilm 17 wird durch Abscheiden eines isolierenden
Films, der aus SiNx oder SiOx hergestellt
wird, mittels dem CVD-Verfahren mit einer Dicke von etwa 3000' und Strukturieren desselben
zu einem gewünschten
Muster erhalten. Als der isolierende Schutzfilm 17 können organische Filme,
die aus Acryl, Polyimid, usw. hergestellt werden, anstelle der aus
inorganischen Materialien hergestellten isolierenden Filme verwendet
werden. Auf diese Art und Weise wird das Aktivmatrix-Substrat 1 erzeugt.
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Es
wird angemerkt, dass der TFT 5 mit einer anti-versetzten
Struktur einschließlich
a-Si als das TFT-Element des Aktivmatrix-Substrats 1 verwendet wird,
aber das TFT-Element ist nicht auf diese Struktur beschränkt. D.
h., p-Si oder eine versetzte Struktur ist ebenfalls akzeptabel.
Darüber
hinaus kann das Aktivmatrix-Substrat 1 durch denselben
Prozess wie den des Aktivmatrix-Substrats, das in dem Prozess des
Herstellens der Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung
erzeugt wird, erzeugt werden.
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Das
gegenüber
liegende Substrat 2 beinhaltet als ein Stützsubstrat
ein Halbleitersubstrat (Halbleiterschicht) 18 mit Photoleitfähigkeit
in Bezug auf Strahlung, wie beispielsweise Röntgenstrahlen. In diesem Fall
wird ein Verbundhalbleiter, wie beispielsweise CdTe oder CdZnTe,
in dem Halbleitersubstrat 18 verwendet. Die Dicke des Halbleitersubstrats 18 beträgt etwa
0,5 mm. Das Halbleitersubstrat 18 ist ein Substrat, das
aus einem Kristall hergestellt wird, und leicht durch das Bridgeman-Verfahren,
das Gradienteneinfrierverfahren, das Bewegungswärmeverfahren, usw. erzeugt
wird. Auf einer Oberfläche
des Halbleitersubstrats 18, insbesondere auf der nahezu gesamten
Oberfläche,
wird eine obere Elektrode (Elektrodenabschnitt) 19 mittels
einem für
Röntgenstrahlen
durchlässigen
Metall, wie beispielsweise Al, erzeugt. Auf der anderen Oberfläche des
Halbleitersubstrats 18 wird eine Ladungssperrschicht 20 auf der
nahezu gesamten Oberfläche
erzeugt, und wird dann die Verbindungselektrode 6 ausgebildet.
Die Ladungssperrschicht 20 ist eine aus AlOx hergestellte isolierende
Schicht und hat eine Dicke von etwa 300'. Die Verbindungselektrode 6 wird
durch Abscheiden eines Metallfilms, wie beispielsweise Ta und Al,
mittels Sputterverdampfung mit einer Dicke von etwa 2000' und Strukturieren
derselben zu einem ge wünschten
Muster erzeugt. Die Verbindungselektrode 6 wird an der
auf dem Aktivmatrix-Substrat 1 ausgebildeten
Pixelelektrode 16 entsprechenden Position erzeugt.
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Der
zweidimensionale Bilddetektor gemäß dem vorliegendem Ausführungsbeispiel
wird durch Anordnen des Aktivmatrix-Substrats 1 und des
gegenüber
liegenden Substrats 2, die durch den vorstehenden Prozess
erhalten wurden, derart, dass jede der Pixelelektroden 16 der
Verbindungselektrode 6 gegenüberliegt, Füllen des Raums dazwischen mit dem
anisotropischen leitenden Material, und Verkleben der beiden Substrate
mittels Druck erzeugt. Das anisotropische leitende Klebemittel 3 wird
als das anisotropische leitende Material verwendet, welches durch
Verteilen der leitenden Teilchen 8, die aus Metallteilchen
usw. hergestellt sind, in das isolierende Klebemittel 7,
wie beispielsweise ein wärmehärtendes
Epoxy-Klebemittel in der Form von Paste usw. erzeugt wird. Als das
anisotropische leitende Klebemittel 3 wird das Klebemittel,
dessen Aushärten durch
eine Wärmebehandlung
bei etwa 160°C
erleichtert wird, verwendet.
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Ein äquivalentes
Schaltungsdiagramm jedes Pixels des zweidimensionalen Bilddetektors
ist in 3 gezeigt. Unter Bezugnahme auf die 2 und 3 wird
nachstehend das Betriebsprinzip des zweidimensionalen Bilddetektors
erklärt.
Wenn das aus CdTe oder CdZnTe hergestellte Halbleitersubstrat 18 Röntgenstrahlen
ausgesetzt wird, werden durch den Effekt der Photoleitfähigkeit
Ladungen (Elektronen-Löcher)
in dem Halbleitersubstrat 18 erzeugt. In diesem Fall sind
der Ladungsspeicherkondensator 4 und das Halbleitersubstrat 18 über die
Pixelelektrode 16, das anisotropische leitende Klebemittel 3 und
die Verbindungselektrode 6 in Reihe verschaltet. Daher
bewegen sich dann, wenn eine Spannung an die obere Elektrode 19 und
die Cs-Elektrode 12 angelegt wird, die negativen und positiven
Ladungen, die in dem Halbleitersubstrat 18 erzeugt wurden, in
Richtung der Anodenseite bzw. der Kathodenseite. Infolgedessen werden
die Ladungen in dem Ladungsspeicherkondensator 4 gesammelt.
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Die
Ladungssperrschicht 20 als eine dünne isolierende Schicht ist
zwischen dem Halbleitersubstrat 18 und der Verbindungselektrode 6 ausgebildet und
dient als eine nach dem Sperrprinzip arbeitende Photodiode mit einer
MIS (Metal-Insulator-Semiconductor)-Struktur zum Sperren der Injektion von
Ladungen von einer Seite. Diese Funktion trägt zu der Verringerung des
Dunkelstroms bei, der erzeugt wird, wenn keine Röntgenstrahlen in das Halbleitersubstrat 18 eintreten.
D. h., wenn eine positive Spannung an die obere Elektrode 19 angelegt
wird, sperrt die Ladungssperrschicht 20 die Injektion von
Elektronen aus der Verbindungselektrode 6 in das Halbleitersubstrat 18.
In manchen Fällen
ist eine Ladungssperrschicht auch zwischen dem Halbleitersubstrat 18 und der
oberen Elektrode 19 bereitgestellt, um die Injektion von
Löchern
aus der oberen Elektrode 19 in das Halbleitersubstrat 18 zu
sperren, wodurch der Dunkelstrom weiter verringert wird.
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Es
erübrigt
sich zu sagen, dass außer
der vorstehend erwähnten
MIS-Struktur eine einen Laminationsfilm aus CdTe/CdS usw. verwendende
Hetero-Übergangsstruktur,
eine PIN-Übergangsstruktur, und
eine Schottky-Übergangsstruktur
ebenfalls als die Struktur der nach dem Sperrprinzip arbeitenden Photodiode,
d. h. der Struktur der Ladungssperrschicht 20, akzeptabel
sind.
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Wie
vorstehend beschrieben wurde, können die
in dem Ladungsspeicherkondensator 4 gesammelten Ladungen
aus der Source-Elektrode 11 ausgeleitet werden, indem der
TFT 5 durch das Eingangssignal der Gate-Elektrode 10 in
den offenen Zustand versetzt wird. Hierbei sind die Elektrodenverdrahtung
(die Gate-Elektroden 10 und die Source-Elektroden 11), die TFTs 5,
die Ladungsspeicherkondensatoren 4 und andere Elemente
alle in der XY-Matrix-Form angeordnet, wie in dem herkömmlichen
Beispiel, das in 8 gezeigt ist. Daher kann durch
sequenzielles Abtasten der den Gate-Elektroden G1, G2, G3, ...,
Gn zugeführten
Signale Zeile für Zeile
Röntgenbildinformation
zweidimensional erhalten werden. Wie soweit beschrieben wurde, ist
das grundlegende Betriebsprinzip des zweidimensionalen Bilddetektors
des vorliegenden Ausführungsbeispiels
dasselbe wie das des Bilddetektors, der als das herkömmliche
Beispiel gezeigt ist.
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Wie
vorstehend erwähnt
wurde sind in dem zweidimensionalen Bilddetektor in Übereinstimmung mit
diesem Ausführungsbeispiel
das Aktivmatrix-Substrat 1 und das gegenüber liegende
Substrat 2 elektrisch und physikalisch durch das anisotropische
leitende Klebemittel 3, das durch Verteilen der leitenden
Teilchen 8 in dem Klebemittel 7 erzeugt wurde,
miteinander verklebt. Das Aktivmatrix-Substrat 1 ist mit
der gitterförmigen
Elektrodenverdrahtung und einer Vielzahl von TFTs 5 und
Pixelelektroden 16, die an den jeweiligen Gitterpunkten
bereitgestellt sind, ausgerüstet.
Das gegenüber
liegende Substrat 2 ist mit dem Halbleitersubstrat 18 mit
Photoleitfähigkeit,
das auf der nahezu gesamten Oberfläche des gegenüber liegenden
Substrats 2 ausgebildet ist, ausgerüstet. Daher wird mit dieser
Anordnung des vorliegenden Ausführungsbeispiels
die Beschränkung
der Filmabscheidungstemperatur des Photoleiters aufgrund des Wärmewiderstands
des Aktivmatrix-Substrats
weniger schwerwiegend, welches ein Problem in dem Fall des direkten
Abscheidens des photoleitenden Halbleiters auf dem Aktivmatrix-Substrat
wie in dem herkömmlichen
zweidimensionalen Bilddetektor war. Infolgedessen wird es möglich gemacht,
die Halbleitermaterialien (z.B. CdTe und CdZnTe) in dem zweidimensionalen
Bilddetektor zu verwenden, welche herkömmlich nicht direkt auf dem Aktivmatrix-Substrat
abgeschieden werden konnten.
-
In
diesem Fall ist aufgrund des Wärmewiderstands
des Aktivmatrix-Substrats die Temperatur, die zum Verursachen, dass
das wärmehärtende anisotropische
leitende Klebemittel aushärtet,
erforderlich ist, beschränkt.
Da jedoch das Aktivmatrix-Substrat üblicherweise einen Wärmewiderstand
bis etwa 250°C
hat, kann ein Klebemittel, dessen Aushärtung unter einer solchen Temperatur
fortschreitet, leicht gewählt
werden, wodurch kein Problem bei der Verwendung von CdTe oder CdZnTe
als das Halbleitermaterial verursacht wird.
-
Da
CdTe oder CdZnTe als das Halbleitersubstrat 18 aus den
vorstehend beschriebenen Gründen verwendet
werden können,
wird die Empfindlichkeit gegenüber
Röntgenstrahlen
verglichen mit dem herkömmlichen,
ein a-Se verwendenden zweidimensionalen Bilddetektor verbessert,
und ist es nicht erforderlich, die dielektrische Schicht zwischen
dem Halbleitersubstrat 18 und der oberen Elektrode 19 bereitzustellen.
Es ist somit möglich,
Bilddaten entsprechend dynamischen Bildern zu erhalten, d. h. Bilddaten
mit einer Rate von 33 ms/Einzelbild zu erhalten.
-
Ferner
sind in dem zweidimensionalen Bilddetektor des vorliegenden Ausführungsbeispiels
die Verbindungselektroden 6 auf der Seite des Halbleitersubstrats 18 ausgebildet,
welche Seite dem Aktivmatrix-Substrat 1 gegenüberliegt,
sodass die Verbindungselektroden 6 in Entsprechung mit
einer Vielzahl von Pixelelektroden 16, die auf dem Aktivmatrix-Substrat 1 ausgebildet
sind, für
die jeweiligen Pixel separat bereitgestellt sind. Daher sind die
Pixel auf dem Halbleitersubstrat 18 des gegenüber liegenden
Substrats 2 elektrisch voneinander getrennt. Infolgedessen
werden die in dem Halbleitersubstrat 18 durch den Einfall
von Strahlung oder eines Lichtstrahls erzeugten Ladungen auf nur
der dem Einfallsort entsprechenden Verbindungselektrode 6 gesammelt, wodurch
das elektrische Übersprechen,
das durch die sich zu den umgebenden Pixeln bewegenden Ladungen
verursacht wird, begrenzt wird.
-
Ferner
ist, wie in 2 gezeigt ist, die Verbindungselektrode 6 mit
einer maximalen Größe innerhalb
jedes Pixels auf dem Halbleitersubstrat 18 ausgebildet,
und ist die Fläche
der Pixelelektrode 16 so festgelegt, dass sie kleiner ist
als die der Verbindungselektrode 6 in jedem Pixel. Diese
Anordnung ermöglicht
eine effiziente Sammlung der Ladungen, die in dem Halbleiter durch
den Einfall von Röntgenstrahlen
und Lichtstrahlen erzeugt werden, und begrenzt das elektrische Übersprechen
zwischen den benachbarten Pixeln auch dann, wenn das Aktixmatrx-Substrat 1 und
das gegenüber
liegende Substrat 2 nicht präzise in den korrekten Positionen
platziert werden, wenn die beiden Substrate zusammengefügt werden.
-
In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel war
die Pixelelektrode 16 so angeordnet, dass sie eine im Wesentlichen
quadratische Form hatte, deren Seitenlänge etwa 80 μm betrug,
und war die Verbindungselektrode 6 so angeordnet, dass
sie eine im wesentlichen quadratische Form hatte, deren Seitenlänge etwa
120 μm betrug.
Mit dieser Anordnung war ein Spielraum von ± 20 μm bei dem Verkleben des Aktivmatrix-Substrats 1 und
des gegenüber
liegenden Substrats 2 sichergestellt.
-
Als
Nächstes
werden die nachfolgenden Beschreibungen im Einzelnen das in dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel
verwendete anisotropische leitende Klebemittel 3 erklären. Vorwiegend
wird das Mittel als das anisotropische leitende Klebemittel 3 verwendet,
das durch Verteilen der leitenden Teilchen 8 in dem isolierenden
Klebemittel 7 erzeugt wurde. Die hier verfügbaren leitenden
Teilchen 8 beinhalten Metallteilchen, wie beispielsweise
Ni oder Ag oder mit Au überzogene
Metallteilchen, ein Karbonteilchen, ein mit einem Metallfilm beschichtetes Plastikteilchen,
d. h. ein Plastikteilchen, das mit Au oder Au/Ni überzogen
ist, ein transparentes leitendes Teilchen wie beispielsweise ITO,
und ein leitendes Verbundplastikteilchen, welches durch Mischen
von Ni-Teilchen mit Polyurethan erzeugt wird. In diesem Ausführungsbeispiel
wurde das mit dem Metallfilm beschichtete Plastikteilchen mit herausragender Elastizität verwendet,
um Schwankungen der Dicke des oberen und des unteren Substrats (des
Aktivmatrix-Substrats 1 und des gegenüber liegenden Substrats 2)
auszugleichen.
-
Das
hier verfügbare
Klebemittel 7 beinhaltet Klebemittel des wärmehärtenden
Typs, des thermoplastischen Typs, und des an Licht aushärtenden Typs.
Das Klebemittel jedes Typs hat die folgenden Eigenschaften.
-
Das
Klebemittel des wärmehärtenden
Typs ist das Mittel, dessen Aushärten
durch ledigliches Anwenden einer Wärmebehandlung erleichtert wird, und
hat verschiedene Arten, wie beispielsweise Epoxidharze, Acrylharze
und Polyurethan. Insbesondere die Epoxidharze mit herausragender
Verlässlichkeit in
deren Wärmewiderstand
und Klebeeigenschaft können
einen hochverlässlichen
zweidimensionalen Bilddetektor realisieren.
-
Das
Klebemittel des thermoplastischen Typs besitzt eine Reversibilität bei dem
Härten
und Weichwerden, und beinhaltet verschiedene Arten, wie beispielsweise
SBS (Styren-Butadien-Styren-Blockcopolymer), SEBS (Styren-Ethylbuthylen-Styren-Blockcopolymer),
und PVB (Polyvinyl-Butyral). Das Klebemittel dieses Typs hat einen
Vorteil dahingehend, dass dann, wenn eine Mangelhaftigkeit in entweder dem
Aktivmatrix-Substrat 1 oder dem gegenüber liegenden Substrat 2 festgestellt
wird, nach dem die beiden Substrate zunächst erwärmt und miteinander verklebt
wurde, das Klebemittel 7 durch sein erneutes Erwärmen weich
gemacht werden kann, sodass die beiden Substrate leicht voneinander
getrennt werden können.
D. h., dieses Klebemittel ist zum Durchführen vieler Nacharbeitungsbehandlungen geeignet.
Es wird angemerkt, dass in manchen Fällen ein gemischtes Klebemittel,
in welchem das Klebemittel des wärmehärtenden
Typs mit dem Klebemittel des thermoplastischen Typs vermischt ist,
verwendet wird. Als das Klebemittel des an Licht härtenden
Typs werden häufig
Acrylharze verwendet. Das Klebemittel dieses Typs ist das Mittel,
dessen Aushärten
durch Bestrahlung mit Licht, wie beispielsweise ultravioletten Strahlen,
erleichtert wird, und benötigt
keine Wärmebehandlung.
Daher werden dann, wenn das Aktivmatrix-Substrat 1 und
das gegenüber liegende
Substrat 2 verklebt werden, auch dann, wenn deren thermische
Expansionskoeffizienten unterschiedlich sind, Verwerfungen der Substrate
und eine Trennung verklebter Oberflächen durch den Unterschied
in den thermischen Expansionskoeffizienten nicht verursacht. Es
ist somit möglich,
Substrate mit relativ großen
Flächen
zu verkleben.
-
Zum
Beispiel hat das Glassubstrat Nr. 1737, das von Corning Inc. hergestellt
wird, und das in dem Aktivmatrix-Substrat 1 verwendet wird,
den thermischen Expansionskoeffizienten von 37,8 × 10–7 (/°C), während CdTe
den thermischen Expansionskoeffizienten von 47 × 10–7 (/°C) hat, welcher
sich von dem vorstehenden Wert unterscheidet. Daher wird soweit möglich bei
dem Verkleben der beiden Elemente die Verwendung des Klebemittels
des an Licht aushärtenden
Typs, das keine Wärmebehandlung
erfordert, bevorzugt. In dem Fall des Verwendens des Klebemittels
des an Licht aushärtenden
Typs werden die Cs-Elektrode 12 und die Pixelelektrode 16 bevorzugt durch
transparente Elektroden, wie beispielsweise ITO, ausgebildet. Dies
ist deshalb so, weil das anisotropische leitende Klebemittel 3,
das sich in dem Spalt zwischen dem Aktivmatrix-Substrat 1 und
dem gegenüber
liegenden Substrat 2 befindet, mit Licht beleuchtet werden
muss, wenn die beiden Substrate aneinandergefügt gehalten werden. Durch Beleuchten
mit Licht, das von dem Aktivmatrix-Sub-strat 1 über die
transparente Cs-Elektrode 12 und die Pixelelektrode 16 einfällt, kann
das Aushärten
des anisotropischen leitenden Klebemittels 3 erleichtert
werden.
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Wie
soweit beschrieben wurde, kann das Klebemittel 7 der vorstehenden
Typen, das für
das anisotropische leitende Klebemittel 3 zu verwenden ist,
in Abhängigkeit
von den Verwendungen ausgewählt
werden. In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel,
in dem die Verklebungsfestigkeit ernst genommen wird, wird das Klebemittel
des wärmehärtenden Typs
verwendet.
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Es
gibt pastenartige und filmartige anisotropische leitende Klebemittel 3.
Das pastenartige Klebemittel kann mittels z.B. dem Siebdruckverfahren leicht
auf ein großflächiges Substrat
aufgebracht werden. Das filmartige Klebemittel besitzt eine herausragende
Gleichförmigkeit
in seiner Dicke, wodurch auch dann, wenn die großflächigen Substrate verklebt werden,
leicht eine gleichmäßige Dicke
des Klebemittels erreicht wird. In diesem Ausführungsbeispiel wurde, obwohl
beide dieser Typen verwendet werden können, das pastenartige Klebemittel
angewandt.
-
Die
folgenden Beschreibungen werden das bestimmte Verfahren zum Verkleben
des Aktivmatrix-Substrats 1 und des gegenüber liegenden
Substrats 2 unter Verwendung des pastenartigen anisotropischen
leitenden Klebemittels 3 des wärmehärtenden Typs erklären.
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Die 4(a) bis 4(d) zeigen
den Prozess des Verklebens der beiden Substrate miteinander. Zunächst wird,
wie in 4(a) gezeigt ist, das anisotropische
leitende Klebemittel 3 mittels dem Siebdruckverfahren auf
nahezu die gesamte Oberfläche
entweder des Aktivmatrix-Substrats 1 oder des gegenüber liegenden
Substrats 2 mit einer Dicke von etwa 10 μm aufgebracht,
mit welcher Oberfläche
das andere der beiden Substrate zu verkleben ist. Falls die Flachheit
des Klebemittels 7, nachdem es aufgebracht ist, ungenügend ist,
kann sie durch eine Wärmebehandlung
bei niedrigen Temperaturen zwischen 50 bis 60°C verbessert werden.
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Als
Nächstes
werden, wie in 4(b) gezeigt ist, die beiden
Substrate so angeordnet, dass sie mit einem kleinen Spalt dazwischen
einander gegenüber
liegen. In diesem Fall wird es dann, wenn die Verwerfung des Substrats
aufgrund seines eigenen Gewichts groß ist, bevorzugt, dass die
beiden Substrate vertikal abgestützt
und einander gegenüber
liegend angeordnet werden, wie in 4(b) gezeigt
ist.
-
Dann
werden, wie in 4(c) gezeigt ist, die beiden
Substrate, die so angeordnet sind, dass sie einander gegenüberliegen,
mittels Wärme
und Druck miteinander verklebt, indem die Substrate ausgehend von
einem Ende der Substrate zwischen Heizwalzen 21 hindurchgeführt werden.
Die Heizwalzen 21 sind aus Gummi hergestellt, der auf die
Aushärtetemperatur
erwärmt
ist, bei welcher das anisotropische leitende Klebemittel 3 aushärtet (in
dem vorliegendem Ausführungsbeispiel
etwa 160°C).
In diesem Fall können
dann, wenn eine Möglichkeit
des Verursachens eines thermischen Brechens durch abruptes Erwärmen der
Substrate besteht, die beiden Substrate vorgewärmt werden, bevor sie dem Walzenerwärmen ausgesetzt
werden, oder können
die beiden Substrate unter Verwendung von Heizwalzen von mehr als
zwei Arten zum Heizen bei niedrigen und hohen Temperaturen langsam
erwärmt
werden.
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Auf
diese Art und Weise sind dann, wenn die Verklebungsbehandlung mittels
Wärme und
Druck durch Hindurchführen
der gesamten Substrate zwischen den Heizwalzen 21 abgeschlossen
ist, wie in 4(d) gezeigt ist, das Aktivmatrix-Substrat 1 und das
gegenüber
liegende Substrat 2 mittels dem anisotropischen leitenden
Klebemittel 3 miteinander verklebt.
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In
dem vorstehenden Verklebungsprozess wird das anisotropische leitende
Klebemittel 3 mittels dem Siebdruckverfahren aufgebracht.
Daher ist das Aufbringen des Klebemittels auch dann leicht, wenn das
Aktivmatrix-Substrat 1 und das gegenüber liegende Substrat 2 mit
großen
Flächen
verklebt werden. Es sich erübrigt
sich zu sagen, dass andere Druckverfahren als das Siebdruckverfahren,
z. B. das Offsetdruckverfahren, in dem Schritt des Aufbringens des
anisotropischen leitenden Klebemittels 3 verwendet werden
können.
Darüber
hinaus ist dann, wenn das filmartige anisotropische leitende Klebemittel 3 anstelle
des pastenartigen anisotropischen leitenden Klebemittels 3 verwendet
wird, das Übertragen
des Films durch das Laminationsverfahren anstelle des Druckens zweckmäßig ist.
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In
diesem Fall wird der Durchmesser des leitenden Teilchens 8,
das in dem anisotropischen leitenden Klebemittel 3 enthalten
ist, bevorzugt so festgelegt, dass er im wesentlichen gleich der
Dicke des aufgebrachten Klebemittels 7 ist. Dies ist deshalb
so, weil die Oberflächen
der beiden Substrate, an denen die Substrate miteinander verklebt
werden, im wesentlichen flach sind und keine Überstände (Erhebungen) auf den Elektroden
ausgebildet haben. Üblicherweise
ist das anisotropische leitende Klebemittel 3, das vorstehend
erwähnt
wurde, so angeordnet, dass es Leitfähigkeit zwischen dem oberen
und dem unteren Substrat durch Verringern des Freiraums zwischen
den beiden Substraten auf einem Wert gleich oder kleiner als der
Durchmesser der leitenden Teilchen 8 in dem Druckanwendungsschritt
und Bringen der beiden Substrate in Kontakt mit den leitenden Teilchen 8 erreicht.
In diesem Fall kann überschüssiges Klebemittel 7 in
die Lücken
fließen,
in denen die Erhebungen nicht existieren.
-
Demgegenüber gibt
es wie in dem zweidimensionalen Bilddetektor gemäß diesem Ausführungsbeispiel
dann, wenn die Oberflächen,
an denen die beiden Substrate miteinander verklebt werden, im wesentlichen
flach sind, keine Lücken,
in welches überschüssiges Kle bemittel
fließen
kann. Folglich macht es dann, wenn die Dicke des aufgebrachten Klebemittels 7 viel
größer ist
als der Durchmesse der leitenden Teilchen 8, das überschüssige Klebemittel 7 es
schwierig, den Freiraum zwischen den beiden Substraten in dem Druckanwendungsschritt
zu verringern. Um ein solches Problem zu vermeiden, werden der Durchmesser
des in dem anisotropischen leitenden Klebemittel 3 enthaltenden
leitenden Teilchens 8 und die Dicke des aufgebrachten Klebemittels 7 im
Voraus so festgelegt, dass sie im wesentlichen zueinander gleich
sind. Infolgedessen kann die Menge des überschüssigen Klebemittels 7 minimiert werden,
wodurch es möglich
gemacht wird, eine zufrieden stellende anisotropische Leitfähigkeit
zu erreichen.
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Streng
gesprochen wird die Dicke des aufgebrachten Klebemittels 7 bevorzugt
ein wenig kleiner als der Durchmesser des leitenden Teilchens 8 festgelegt,
unter Berücksichtigung
des Ausmaßes
der Deformation der leitenden Teilchen 8 nach dem Druckanwendungsschritt.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
wurde bestätigt,
dass ein zufrieden stellendes Ergebnis unter Verwendung der leitenden Teilchen 8 mit
einem Durchmesser von 10 μm
und Festlegen der Dicke des aufgebrachten Klebemittels 7 innerhalb
eines Bereichs von 9 – 10 μm erhalten wurde.
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In
dem vorstehenden Verklebungsprozess wird die Wärmebehandlung unter Verwendung
der Heizwalzen durchgeführt.
Dem zufolge ist eine große hydraulische
Presseinrichtung usw. nicht erforderlich, auch dann nicht, wenn
das Aktivmatrix-Substrat 1 und das gegenüber liegende
Substrat 2 mit großen Flächen verklebt
werden, wodurch der Verklebungsschritt und die Einrichtungen, die
zur Verklebung verwendet werden, vereinfacht werden.
-
Falls
z. B. das zu verwendende anisotropische leitende Klebemittel 3 einen
Druck von 10 kgf/cm2 erfordert, ist eine
Presskraft von bis zu 20.000 kgf zum Pressen der gesamten Oberflächen der
beiden Substrate mit einer Größe von etwa
40 cm × 50
cm gegeneinander mittels der hydraulischen Presseinrichtung erforderlich.
Um eine so große Presskraft
zu erhalten, ist eine große
Presseinrichtung notwendig. Demgegenüber können dann, wenn die Substrate
derselben Größe mittels
den Heizwalzen wie vorstehend beschrieben aufeinander folgend gepresst
werden, die Substrate durch eine Presskraft zwischen etwa 200 – 500 kgf
miteinander verklebt werden, wodurch die Einrichtungen vereinfacht
werden.
-
Wenn
die zu verklebenden Substrate eine relativ kleine Fläche haben,
können
sie durch eine allgemein übliche
hydraulische Presseinrichtung gepresst und mittels Thermokompressionsbonden
miteinander verklebt werden. Z. B. kann dann, wenn die Substrate
eine Größe von etwa
10 cm × 10
cm haben, da eine Presskraft von 1000 kgf ausreicht, eine relativ
kleine Presseinrichtung verwendet werden. In diesem Fall kann eine
allgemeine übliche
thermische Presseinrichtung verwendet werden.
-
Wenn
eine große
Presskraft auf großflächige Substrate
ausgeübt
werden muss, kann anstelle der hydraulischen Presseinrichtung eine
Autoklav-Einrichtung zum Pressen der Substrate unter Verwendung
hohen Drucks genutzt werden. Da die Autoklav-Einrichtung die Substrate
unter Verwendung eines hohen Drucks von Gas (Fluid) presst, kann
ein gleichmäßiger Druck
erhalten werden, auch dann, wenn dies auf die großflächigen Substrate
angewandt wird, und kann die Wärmebehandlung
gleichzeitig durchgeführt
werden.
-
[Ausführungsbeispiel 2]
-
Das
in dem zweidimensionalen Bilddetektor gemäß der Erfindung verwendete
Aktivmatrix-Substrat ist nicht auf die in 2 gezeigte
Struktur beschränkt,
sodass ein Aktivmatrix-Substrat
mit einer anderen Struktur verwendet werden kann. 5 zeigt
die Struktur eines zweidimensionalen Bilddetektors mit einem Aktivmatrix-Substrat 22 als
einem anderen Beispiel der Struktur des Aktivmatrix-Substrats. Die
Struktur des Aktivmatrix-Substrats 22 ist ähnlich zu
der des in 2 gezeigten Aktivmatrix-Substrats 1.
Daher werden die Elemente mit derselben Funktion wie die in 2 gezeigten
mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und werden ihre Beschreibungen
weggelassen.
-
Wie
das Aktivmatrix-Substrat 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
beinhaltet das Aktivmatrix-Substrat 22 ein Glassubstrat 9,
auf welchem eine XY-Matrixform-Elektrodenverdrahtung, gebildet durch
Gate-Elektroden 10 und Source-Elektroden 11, die
Ladungsspeicherkondensatoren 4, die TFTs 5, usw.
ausgebildet sind.
-
Das
Glassubstrat 9 ist ein nicht-alkalisches Glassubstrat (z.
B. Nr. 7059 oder Nr. 1737, hergestellt von Corning Inc.), auf welchem
die aus einem Metallfilm aus Ta usw. hergestellte Gate-Elektrode 10 ausgebildet
ist. Die Gate-Elektrode 10 wird durch Abscheiden eines
Films von Ta usw. mit einer Dicke von etwa 3000' durch Sputterverdampfung und sodann Strukturieren
des Films zu einem gewünschten
Muster erhalten. Gleichzeitig wird eine Cs-Elektrode 12 des
Ladungsspeicherkondensators 4 erzeugt. Als Nächstes wird
ein isolierender Film 13, der aus SiNx oder
SiOx hergestellt wird, mit einer Dicke von
etwa 3500' mittels
dem CVD-Verfahren abgeschieden. Der isolierende Film 13 dient
als ein Gate-Isolationsfilm des TFT 5 und als eine dielektrische
Schicht zwischen den Elektroden des Ladungsspeicherkondensators 4.
Zusammen mit Sinx oder SiOx kann
eine anodische Oxidationsbeschichtung, die durch anodische Oxidation
der Gate-Elektrode 10 und der Cs-Elektrode 12 erzeugt wird,
zur Erzeugung des isolierenden Films 13 verwendet werden.
-
Dann
werden ein a-Si-Film (i-Schicht) 14, der als ein Kanalabschnitt
des TFT 5 dient, und ein a-Si-Film (n+-Schicht) 15 zum
Bringen der Source-Elektrode 11 und einer Drain-Elektrode 23 (die noch
zu beschreiben ist) in Kontakt miteinander mittels dem CVD-Verfahren
mit Dicken von etwa 1000' bzw.
400' abgeschieden
und dann zu gewünschten Mustern
strukturiert. Danach werden die Source-Elektrode 11 und
die Drain-Elektrode 23, hergestellt aus Metallfilmen von
Ta oder Al, erzeugt. Die Sourceelektodel 1 und die Drain-Elektrode 23 werden
durch Abscheiden der Metallfilme mit einer Dicke von 3000' mittels Sputterverdampfung
und Strukturieren derselben zu gewünschten Mustern erhalten.
-
Dann
wird nahezu die gesamte Oberfläche des
Aktivmatrix-Substrats 22 mit einem Isolationsschutzfilm 24 mit
einer Dicke von etwa 3 μm
beschichtet. Als der Isolationsschutzfilm 24 wird ein organischer
isolierender Film mit Photoleitfähigkeit,
z. B. ein Acrylharz, verwendet. Der Isolationsschutzfilm 24 wird
dann mittels einer Photolitografietechnik strukturiert, und eine
Durchlochung 25 wird an einem bestimmten Ort erzeugt. Danach
wird eine aus einem leitendem Film, wie beispielsweise Al, Ti, und
ITO, hergestellte Pixelelektrode 26 auf dem Isolationsschutzfilm 24 mittels
Sputterverdampfung mit einer Dicke von etwa 2000' abgeschieden und zu einem gewünschten
Muster strukturiert. In diesem Fall sind die Pixelelektrode 26 und
die Drain-Elektrode 23 des TFT 5 über die
in dem Isolationsschutzfilm 24 bereitgestellte Durchlochung 25 elektrisch
verbunden.
-
Der
zweidimensionale Bilddetektor gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird auf dieselbe Art und Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel
vervollständigt.
D. h., das Aktivmatrix-Substrat 22 mit der vorstehenden
Struktur wird mit einem gegenüber
liegenden Substrat 2, das als ein Stützsubstrat ein Halbleitersubstrat 18 mit
Photoleitfähigkeit
in Bezug auf Röntgenstrahlen
besitzt, einschließt,
mittels einem anisotropischen leitenden Material 3 verklebt.
Dieser zweidimensionale Bilddetektor arbeitet gemäß demselben
Grundprinzip wie das in dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebene, obwohl
die Strukturen der Aktivmatrix-Substrate geringfügig unterschiedlich sind.
-
Wie
vorstehend erwähnt
wurde, beinhaltet der zweidimensionale Bilddetektor in Übereinstimmung
mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
das Aktivmatrix-Substrat 22, dessen Oberfläche im Wesentlichen
vollständig
mit dem Isolationsschutzfilm 24, der aus einem organischen
isolierenden Film hergestellt ist, bedeckt ist. Daher macht der
Isolationsschutzfilm 24 das Basissubstrat (das Glassubstrat mit
den darauf ausgebildeten XY-Matrix form-Elektrodenverdrahtungen und
den TFTs 5) flach. In der Struktur gemäß dem in 2 gezeigten
ersten Ausführungsbeispiel
weist die Oberfläche
des Aktivmatrix-Substrats 1 Überstände und Vertiefungen von etwa
1 μm aufgrund
der TFTs 5 und der XY-Matrixform-Elektrodenverdrahtung
auf. Demgegenüber wird
in der Struktur gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
die Oberfläche
des Basissubstrats durch den Isolationsschutzfilm flach gemacht,
wie in 5 gezeigt ist, wodurch die Überstände und die Vertiefungen auf
der Oberfläche
des Aktivmatrix-Substrats 22 auf etwa 0,2 μm verringert
werden.
-
Daher
wird kein Einfluss der Substratoberflächen-Unebenheit ausgeübt, wenn
das Aktivmatrix-Substrat 22 und das gegenüber liegende
Substrat 2 verklebt werden. Infolgedessen können leitende Teilchen 8 sicherer
in Kontakt mit den oberen und den unteren Elektroden gebracht werden.
-
Ferner
kann in der Struktur gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
die Pixelelektrode 26 auf eine überlappte Art und Weise auf
dem TFT und der Elektrodenverdrahtung ausgebildet werden, wodurch
ein großer
Spielraum bei der Ausgestaltung der Pixelelektrode 26 sichergestellt
wird.
-
[Ausführungsbeispiel 3]
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Das
in dem zweidimensionalen Bilddetektor in Übereinstimmung mit der Erfindung
verwendete gegenüber
liegende Substrat ist nicht auf die in 2 gezeigte
Struktur beschränkt,
sodass ein gegenüber liegendes
Substrat mit einer anderen Struktur verwendet werden kann. 6 zeigt
die Struktur eines zweidimensionalen Bilddetektors einschließlich eines gegenüber liegenden
Substrats 27 als ein anderes Beispiel der Struktur des
gegenüber
liegenden Substrats. Die Struktur des gegenüber liegenden Substrats 27 ist ähnlich zu
der des in 2 gezeigten gegenüber liegenden
Substrats. Daher werden die Elemente mit derselben Funktion wie
der in 2 gezeigten mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und
werden ihre Beschreibungen weggelassen.
-
Wie
in 6 gezeigt ist, beinhaltet das gegenüber liegende
Substrat 27 hauptsächlich
ein Stützsubstrat 28 und
einen Halbleiterfilm (Halbleiterschicht) 29, der auf dem
Stützsubstrat 28 abzuscheiden
ist. Das Stützsubstrat 28 muss
ein Substrat mit Durchlässigkeit
für Röntgenstrahlen
sein, hergestellt aus Glas, Keramik, Silizium, usw. Ein Glassubstrat mit
herausragender Durchlässigkeit
in Bezug auf sowohl Röntgenstrahlen
als auch sichtbares Licht und einer Dicke zwischen etwa 0,7 – 1,1 mm
wird hier verwendet. Die meisten Röntgenstrahlen bei 40 – 100 keV
können
ein Stützsubstrat 28 wie
dieses durchdringen.
-
Als
Nächstes
wird eine obere Elektrode 19 durch ein Metall wie beispielsweise
Ti und Ag auf einer Oberfläche
des Halbleitersubstrats 18 ausgebildet, insbesondere auf
nahezu der gesamten Oberfläche.
Wenn dieser zweidimensionale Bilddetektor zum Erfassen von Bildern
durch sichtbares Licht verwendet wird, wird eine ITO-Elektrode,
welche in Bezug auf sichtbares Licht transparent ist, als die obere Elektrode 19 verwendet.
-
Dann
wird als ein Halbleiterfilm 29 auf der oberen Elektrode 19 ein
aus CdTe oder CdZnTe hergestellter polykristalliner Film mittels
dem MOCVD-Verfahren mit einer Dicke von etwa 0,5 mm erzeugt. Das
MOCVD-Verfahren ist zum Abscheiden des Films auf einem großflächigen Substrat
geeignet. Hierbei kann die Filmabscheidung bei einer Abscheidungstemperatur
zwischen 400 und 500°C
unter Verwendung der Rohmaterialien: organisches Cadmium (Dimethyl-Cadmium
[DMCd], usw.), organisches Tellurium (Diethyl-Tellurium [DETe],
Diisopropyl-Tellurium [DiPTe] usw.), organisches Zink (Diethyl-Zink
[DEZn], Diisopropyl-Zink [DiPZn], Dimethyl-Zink [DMZn] usw.) durchgeführt werden.
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Auf
der Oberseite des Halbleiterfilms 29 wird eine Ladungssperrschicht 20 als
eine aus AlOx hergestellte dünne isolierende
Schicht auf nahezu der gesamten Oberfläche desselben erzeugt. Dann
wird eine Verbindungselektrode 6 durch Abscheiden eines
Films aus einem Metall, wie beispielsweise Ta und Al, mit einer
Dicke von etwa 2000' und
Strukturieren derselben zu einem gewünschten Muster ausgebildet.
Die Verbindungselektrode 6 wird bevorzugt an der Position
erzeugt, die der auf dem Aktivmatrix-Substrat 1 ausgebildeten
Pixelelektrode 16 entspricht.
-
Wie
in dem ersten Ausführungsbeispiel
wird der zweidimensionale Bilddetektor in Übereinstimmung mit dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel durch
Verkleben des wie vorstehend angeordneten gegenüber liegenden Substrats 27 mit
dem Aktivmatrix-Substrat 1 mittels einem anisotropischen
leitenden Klebstoff 3 vervollständigt. Dieser zweidimensionale
Bilddetektor arbeitet gemäß demselben
Grundprinzip wie das in dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebene,
obwohl die Strukturen der gegenüber liegenden
Substrate geringfügig
unterschiedlich sind. Es erübrigt
sich zu sagen, dass es ebenfalls möglich ist, das gegenüber liegende
Substrat 27 mit dem Aktivmatrix-Substrat 22 in
dem zweiten Ausführungsbeispiel
zu verkleben.
-
Wenn
das gegenüber
liegende Substrat 27 mit der vorstehenden Struktur verwendet
wird, kann, da der Halbleiterfilm 29 mit Photoleitfähigkeit
auf dem Stützsubstrat 28 ausgebildet
ist, die physikalische Festigkeit verglichen mit dem gegenüber liegenden Substrat 2,
das in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben
wurde, erhöht
werden. Infolgedessen wird es weniger wahrscheinlich, dass das gegenüber liegende
Substrat 27 bricht, wenn das Aktivmatrix-Substrat 1 und
das gegenüber
liegende Substrat 27 verklebt werden, wodurch der Prozessspielraum vergrößert wird.
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Wenn
die Verwendung dieses zweidimensionalen Bilddetektors auf das Erfassen
von Bildern durch Röntgenstrahlen
beschränkt
ist, ist es ebenfalls möglich,
ein für
Röntgenstrahlen
durchlässiges Metallsubstrat
zu verwenden und zu veranlassen, dass es als das Stützsubstrat 28 und
die obere Elektrode 19 dient.
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[Ausführungsbeispiel 4]
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Das
in dem zweidimensionalen Bilddetektor in Übereinstimmung mit der Erfindung
verwendete gegenüber
liegende Substrat ist nicht auf die in den 2 und 6 gezeigten
Strukturen beschränkt, sodass
ein gegenüber
liegendes Substrat mit einer anderen Struktur verwendet werden kann. 7 zeigt
die Struktur eines zweidimensionalen Bilddetektors einschließlich eines
gegenüber
liegenden Substrats 30 als ein anderes Beispiel der Struktur des
gegenüber
liegenden Substrats. Die Struktur des gegenüber liegenden Substrats 30 ist ähnlich zu
der des in 6 gezeigten gegenüber liegenden
Substrats 27. Daher werden die Elemente mit derselben Funktion
wie der in 6 gezeigten mit denselben Bezugszeichen
bezeichnet, und werden ihre Beschreibungen weggelassen.
-
Wie
in 7 gezeigt ist, hat das gegenüber liegende Substrat 30 grundlegend
dieselbe Struktur wie das in dem dritten Ausführungsbeispiel gezeigte gegenüber liegende
Substrat 27 und beinhaltet ferner eine vorstehende Elektrode 31 auf
einer Verbindungselektrode 6. D. h., die vorstehende Elektrode 31 ist
in Entsprechung mit jeder der Vielzahl von Pixelelektroden 16 auf
einem Aktivmatrix-Substrat 1 ausgebildet.
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Im
Einzelnen wird nach dem Erzeugen der Verbindungselektrode 6 die
vorstehende Elektrode 31 durch ein Metall, wie beispielsweise
Au, Cu, In, und Lötmittel
auf der Verbindungselektrode 6 erzeugt, mit einer Höhe, die
von einigen wenigen Mikrometern bis zu einigen zehn Mikrometern
reicht, mittels dem Beschichtungsverfahren oder dem Stifthöckerverfahren.
Alternativ können
diese Metalle laminiert werden, um die vorstehende Elektrode 31 zu bilden.
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Die
vorstehende Elektrode 31 kann andere Strukturen wie nachstehend
haben. D. h., die Verbindungselektrode 6 kann durch die
Metalle, wie beispielsweise Au, Cu, In, und Löt metall erzeugt werden, mit
einer Höhe
zwischen einigen wenigen Mikrometern bis hin zu mehreren 10 Mikrometern,
oder durch Laminieren dieser Metalle erzeugt werden, und so angeordnet
werden, dass sie als die vorstehende Elektrode 31 wirkt.
Alternativ kann die vorstehende Elektrode 31 wie folgt
erzeugt werden. Überstände und
Vertiefungen, die von einigen wenigen Mikrometern bis hin zu mehreren
zehn Mikrometern reichen, werden an Verbindungsteilen, d. h. Orten,
an denen die Verbindungselektroden 6 auszubilden sind,
auf der vorderen Oberfläche
(der dem Aktivmatrix-Substrat 1 gegenüber liegenden Oberfläche) des
Halbleiterfilms 29, der aus CdTe, CdZnTe, usw., hergestellt ist,
durch Photolithografie oder Ätzen
erzeugt, und dann kann die Verbindungselektrode 6 auf dem Überstand
durch den in dem dritten Ausführungsbeispiel gezeigten
Prozess erzeugt werden und so angeordnet werden, dass sie als die
vorstehende Elektrode 31 wirkt.
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Wie
in dem ersten Ausführungsbeispiel
wird der zweidimensionale Bilddetektor in Übereinstimmung mit dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel durch
Verkleben des gegenüber
liegenden Substrats 30 einschließlich der wie vorstehend angeordneten vorstehenden
Elektrode 31 mit dem Aktivmatrix-Substrat 1 mittels
einem anisotropischen leitenden Klebemittel 3 vervollständigt.
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Bei
diesem zweidimensionalen Bilddetektor mit der vorstehenden Struktur
wird dann, wenn das Aktivmatrix-Substrat 1 und das gegenüber liegende Substrat 30 mittels
dem anisotropischen leitenden Klebemittel 3 verklebt werden,
der Druck auf der vorstehenden Elektrode 31 konzentriert.
Daher kann der bei dieser Verklebungsverbindung erforderliche Druck
verringert werden. Darüber
hinaus kann, da überschüssiges Klebemittel
und kleine Blasen, die während
der Verklebungsverbindung erzeugt werden, in Lücken (Nutenabschnitte) zwischen
den vorstehenden Elektroden 31 entweichen kann, eine Elektrodenverbindung
mit hohem Ertrag und hoher Verlässlichkeit
erreicht werden.
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In
diesem vierten Ausführungsbeispiel
ist als das gegenüber
liegende Substrat 30 zum Beispiel eine Struktur dargestellt,
bei welcher die vorstehenden Elektroden 31 auf dem in dem
dritten Ausführungsbeispiel
gezeigten gegenüber
liegenden Substrat 27 erzeugt werden. Es sind jedoch andere
Anordnungen des gegenüber
liegenden Substrats 30 akzeptabel. Zum Beispiel kann eine
Struktur verwendet werden, bei welcher die vorstehenden Elektroden 31 auf
dem in dem ersten Ausführungsbeispiel
gezeigten gegenüber
liegenden Substrat 2 erzeugt sind. Darüber hinaus kann die vorstehende
Elektrode 31 auf der Pixelelektrode 16 des Aktivmatrix-Substrats 1 erzeugt
werden, und diese Anordnung kann dieselbe Wirkung wie das vorstehend
erwähnte
Beispiel erreichen.
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In
den ersten bis vierten Ausführungsbeispielen
erfolgen Erklärungen
hauptsächlich über den zweidimensionalen
Bilddetektor zum Erfassen von Bildern durch Röntgenstrahlen (Strahlung).
Wenn jedoch der zu verwendende Halbleiter (das Halbleitersubstrat 18 oder
der Halbleiterfilm 29) Photoleitfähigkeit in Bezug auf sichtbares
Licht und infrarotes Licht ebenso wie in Bezug auf Strahlung wie
beispielsweise Röntgenstrahlen
zeigt, kann der zweidimensionale Bilddetektor ebenfalls zum Erfassen
von Bildern durch sichtbares Licht und infrarotes Licht verwendet werden.
In diesem Fall wird als die obere Elektrode 19, die auf
der Lichteinfallsseite des Halbleiters angeordnet ist, eine aus
ITO, usw. hergestellte transparente Elektrode verwendet, welche
sichtbares Licht und infrarotes Licht durchdringen kann. Ferner
wird es bevorzugt, dass die Dicke des Halbleiters in Übereinstimmung
mit dem Absorptionswirkungsgrad von sichtbarem Licht und infrarotem
Licht optimiert wird.
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In
den ersten bis vierten Ausführungsbeispielen
wird der TFT 5 als das Schaltelement zur Verwendung in
dem Aktivmatrix-Substrat 1 (oder dem Aktivmatrix-Substrat 22)
verwendet. Andere Elemente, die hier als das Schaltelement verfügbar sind,
sind ein Element mit zwei Anschlüssen,
wie beispielsweise ein MIM (Metal-Insulator-Metal) und ein Varistor, und
ein Schaltelement, das durch Kombinieren von Dioden hergestellt
wurde, wie beispielsweise ein Diodenring und eine nachfolgende Diode
(back-to-back diode).
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Die
Grundstruktur der Erfindung ist derart, dass das Aktivmatrix-Substrat
und die Photoleiterschicht auf unterschiedlichen Substraten erzeugt
und dann miteinander verklebt werden. Daher erzeugt die Erfindung
zusätzlich
zu den vorstehend erwähnten Wirkungen
eine Wirkung derart, dass der Gesamtertrag verglichen mit der Struktur,
in der die Photoleiterschicht direkt auf dem Aktivmatrix-Substrat
ausgebildet ist, verbessert wird. Der Grund hierfür ist wie
folgt. Bei der herkömmlichen
Struktur, bei der die Photoleiterschicht direkt auf das Aktivmatrix-Substrat
laminiert ist, wird dann, wenn eine Mangelhaftigkeit in der Photoleiterschicht
existiert, das Aktivmatrix-Substrat unter der Photoleiterschicht
verschwendet. Demgegenüber
können
bei der Erfindung das Aktivmatrix-Substrat und das gegenüber liegende
Substrat, die keine Mangelhaftigkeiten aufweisen, gewählt und kombiniert
werden.
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Daher
ist die Erfindung nicht auf den zweidimensionalen Bilddetektor beschränkt, der
das vorstehend erwähnte
Photoleitermaterial und die Sensorstruktur verwendet, und kann auf
einen zweidimensionalen Bilddetektor angewandt werden, der ein anderes
Photoleitermaterial und eine andere Sensorstruktur verwendet. Zum
Beispiel wird in den ersten bis vierten Ausführungsbeispielen ein Polykristall, wie
etwa CdTe und CdZnTe, mit herausragen der Empfindlichkeit gegenüber Röntgenstrahlen
als die Photoleiterschicht verwendet, es können jedoch andere Halbleitermaterialien
wie beispielsweise a-Se und a-Si als die Photoleiterschicht verwendet
werden. Darüber
hinaus kann das gegenüber
liegende Substrat so angeordnet werden, dass eine Kombination aus
einer Umwandlungsschicht (z. B. CsI) zum Umwandeln von Röntgenstrahlen
in sichtbares Licht und ein Sensor für sichtbares Licht verwendet
werden.
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Wie
insoweit beschrieben wurde, beruht der zweidimensionaler Bilddetektor
gemäß der Erfindung auf
einem zweidimensionaler Bilddetektor mit:
einer Pixelfeldschicht
mit einer Elektrodenverdrahtung, die in einer gitterartigen Anordnung
bereitgestellt ist; einer Vielzahl von Schaltelementen, die an Gitterpunkten
bereitgestellt sind; und Ladungsspeicherkondensatoren mit Pixelelektroden,
die mit der Elektrodenverdrahtung über die Schaltelemente verbunden
sind;
einem Elektrodenabschnitt, der so ausgebildet ist, dass
er nahezu der gesamten Oberfläche
der Pixelfeldschicht gegenüberliegt;
und
einer Halbleiterschicht mit Photoleitfähigkeit, die zwischen der Pixelfeldschicht
und dem Elektrodenabschnitt ausgebildet und so angeordnet ist, dass
sie weiter einschließt:
ein
Aktivmatrix-Substrat mit der Pixelfeldschicht; und
ein gegenüber liegendes
Substrat mit dem Elektrodenabschnitt als der Halbleiterschicht,
wobei
das Aktivmatrix-Substrat und das gegenüber liegende Substrat so angeordnet
sind, dass die Pixelfeldschicht des Aktivmatrix-Substrats der Halbleiterschicht
des gegenüber
liegenden Substrats gegenüberliegt,
und miteinander mittels einem anisotropischen leitenden Material
mit Leitfähigkeit
in nur einer Richtung senkrecht zu einer Oberfläche der Pixelfeldschicht oder
der Halbleiterschicht, wo die Pixelfeldschicht der Halbleiterschicht
gegenüberliegt,
miteinander verbunden sind.
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Darüber hinaus
ist die Halbleiterschicht bevorzugt so angeordnet, dass sie Empfindlichkeit
gegenüber
Strahlung aufweist.
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Ferner
ist die Halbleiterschicht bevorzugt aus einem Verbundhalbleiter
hergestellt, der durch CdTe oder CdZnTe repräsentiert wird.
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Außerdem ist
in dem zweidimensionaler Bilddetektor das anisotropische leitende
Material bevorzugt ein anisotropisches leitendes Klebemittel, das
durch Verteilen von leitenden Teilchen in einem isolierenden Klebemittel
erzeugt wurde.
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Da
der zweidimensionale Bilddetektor so angeordnet ist, dass das Aktivmatrix-Substrat
einschließlich
der Pixelfeldschicht mit dem gegenüber liegenden Substrat einschließlich dem
Elektrodenabschnitt und der Halbleiterschicht mittels dem anisotropischen
leitenden Material verbunden ist, können das Aktivmatrix-Substrat
und das gegenüber
liegende Substrat individuell produziert werden. Es ist somit möglich, für die Halbleiterschicht
das Material zu verwenden, welches herkömmlich aufgrund der Beziehung
zwischen der Filmabscheidungstemperatur der Halbleiterschicht und
dem Wärmewiderstands
des Schaltelements auf dem Aktivmatrix-Substrat nicht verwendet
werden konnte. Darüber
hinaus kann durch Anordnen der Halbleiterschicht so, dass sie Empfindlichkeit
gegenüber
Strahlung besitzt, der zweidimensionale Bilddetektor zum Erfassen
des Strahlungsbildes realisiert werden.
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Insbesondere
ist es, indem für
die Halbleiterschicht der Verbundhalbleiter wie CdTe oder CdZnTe mit
höherer
Empfindlichkeit (S/N-Verhältnis)
gegenüber
Strahlung wie beispielsweise Röntgenstrahlen als
herkömmlich
verwendetes a-Se verwendet wird, möglich, das Ansprechverhalten
des zweidimensionalen Bilddetektors verglichen mit dem herkömmlichen
zu verbessern.
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In
diesem Fall kann die an den Elektrodenabschnitt angelegte Spannung
niedriger als der herkömmliche
Wert eingestellt werden. Es ist somit möglich, die dielektrische Schicht
wegzulassen, welche herkömmlich
zwischen der Halbleiterschicht und dem Elektrodenabschnitt zum Schutz
gegen die hohe Spannung bereitgestellt war. Da die herkömmliche Struktur,
in der die dielektrische Schicht zwischen der Halbleiterschicht
und der Elektronenschicht bereitgestellt ist, eine Sequenz zum Entfernen
der in der dielektrischen Schicht verbleibenden Ladungen für jedes
Einzelbild erfordert, können
nur statische Bilder erfasst werden. Da jedoch der zweidimensionale Bilddetektor
der Erfindung die dielektrische Schicht weglassen kann, können dynamische
Bilder ebenfalls erfasst werden.
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Darüber hinaus
sind die beiden Substrate, d. h. das Aktivmatrix-Substrat und das
gegenüber
liegende Substrat, mittels dem anisotropischen leitenden Material
miteinander verbunden. Daher sind die Pixel des Aktivmatrix-Substrats
elektrisch voneinander isoliert, und können die Pixelelektroden auf
dem Aktivmatrix-Substrat und der Halbleiterschicht des gegenüber liegenden
Substrats elektrisch und physikalisch miteinander verbunden werden,
ohne ein Übersprechen
zwischen den benachbarten Pixeln zu verursachen.
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Als
das anisotropische leitende Material kann das anisotropische leitende
Klebemittel verwendet werden, das durch Verteilen der leitenden Teilchen
in dem isolierenden Klebemit tel erzeugt wird. Wenn das anisotropische
leitende Klebemittel verwendet wird, zum Beispiel durch Füllen des
anisotropischen leitenden Klebemittels zwischen das obere und das
untere Substrat und Pressen der Substrate, um die beiden Substrate
zu verkleben, können
die beiden gegenüber
liegenden Substrate durch die leitenden Teilchen in einen Leitungszustand
gebracht werden, und können
die benachbarten Elektroden voneinander isoliert werden. Es ist
somit möglich,
zufrieden stellende anisotropische Leitungseigenschaften zu erhalten.
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Darüber hinaus
kann ein pastenförmiges Klebemittel
als das anisotropische leitende Klebemittel verwendet werden. Dieses
Klebemittel kann mittels dem Siebdruckverfahren leicht selbst auf
ein großflächiges Substrat
aufgebracht werden.
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Ein
filmförmiges
Klebemittel kann ebenfalls als das anisotropische leitende Klebemittel
verwendet werden. Bei der Verwendung des filmförmigen Klebemittels mit herausragender
Gleichmäßigkeit der
Dicke als das anisotropische leitende Klebemittel kann leicht eine
gleichmäßige Dicke
des Klebemittels auch dann realisiert werden, wenn die großflächigen Substrate
verklebt werden.
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Ferner
kann durch Verwenden eines Klebemittels des wärmehärtenden Typs mit herausragender
Verlässlichkeit
in dem Wärmewiderstand,
der Klebeeigenschaften, usw. als das anisotropische leitende Klebemittel
ein hochverlässlicher
zweidimensionaler Bilddetektor realisiert werden.
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Ein
Klebemittel des thermoplastischen Typs kann ebenfalls als das anisotropische
leitende Klebemittel verwendet werden. Die Verwendung des Klebemittels
des thermoplastischen Typs als das anisotropische leitende Klebemittel
produziert den folgenden Effekt. D. h., wenn eine Mangelhaftigkeit
in entweder dem Aktivmatrix-Substrat oder dem gegenüber liegenden
Substrat festgestellt wird, nachdem die beiden Substrate durch Durchführen der
Wärmebehandlung
miteinander verklebt sind, können
die zuvor verklebten Substrate durch Weichmachen des Klebemittels
durch erneutes Durchführen
der Wärmebehandlung
getrennt werden. Darüber
hinaus kann eine Nachbearbeitung leicht durchgeführt werden.
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Darüber hinaus
kann ein Klebemittel des an Licht härtenden Typs als das anisotropische
leitende Klebemittel verwendet werden. In diesem Fall ist die Pixelelektrode
bevorzugt eine transparente Elektrode. Da das Klebemittel des an
Licht härtenden
Typs als das anisotropische leitende Klebemittel verwendet wird,
ist keine Wärmebehandlung
erforderlich, wenn die beiden Substrate, d. h. das Aktivmatrix-Substrat
und das gegenüber
liegende Substrat, verklebt werden. Daher ist, wenn das Aktivmatrix-Substrat
und das gegenüber
liegende Substrat mit relativ großen Flächen verklebt werden, auch dann,
wenn die beiden Substrate unterschiedliche thermische Expansionskoeffizienten
haben, keine Wärmebehandlung
notwendig. Daher wird ein Verwerfen der Substrate und eine Trennung
verklebter Oberflächen
durch den Unterschied im Grad der thermischen Expansion nicht verursacht.
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In
diesem Fall kann dann, wenn die Pixelelektrode die transparente
Elektrode ist, das anisotropische leitende Klebemittel des an Licht
härtenden Typs
mit Licht beleuchtet werden, das von der Seite des Aktivmatrix-Substrats über die
Pixelelektrode einfällt.
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Es
wird bevorzugt, dass eine Vielzahl von Verbindungselektroden auf
der Oberfläche
der Halbleiterschicht des gegenüber
liegenden Substrats in Entsprechung mit einer Vielzahl von auf dem
Aktivmatrix-Substrat ausgebildeten Pixelelektroden erzeugt sind.
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Bei
dieser Anordnung sind die Pixel des Halbleiters auf dem gegenüber liegenden
Substrat durch die Vielzahl von Verbindungselektroden in Entsprechung
mit der Vielzahl von auf dem Aktivmatrix-Substrat ausgebildeten
Pixelelektroden elektrisch voneinander getrennt. Daher werden die
Ladungen, die in dem Halbleiter durch den Einfall von Strahlung
und Lichtstrahlen erzeugt werden, durch nur die Verbindungselektrode
entsprechend dem Einfallsort gesammelt, und bewegen sich die Ladungen
nicht zu den umgebenden Pixeln. Infolgedessen wird das elektrische Übersprechen
verhindert.
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Es
wird bevorzugt, dass jede Pixelelektrode eine kleinere Fläche als
die Verbindungselektrode hat. Durch Ausgestalten der Verbindungselektrode mit
einer maximalen Größe innerhalb
jedes Pixels auf der Seite der Halbleiterschicht des gegenüber liegenden
Substrats können
die in dem Halbleiter durch den Einfall von Röntgenstrahlen und Lichtstrahlen
erzeugten Ladungen effizient gesammelt werden. Gleichzeitig kann
durch Ausgestalten der Pixelelektrode auf der Seite des Aktivmatrix-Substrats
so, dass sie eine kleinere Größe als die
Verbindungselektrode haben, auch dann, wenn das Aktivmatrix-Substrat und
das gegenüber
liegende Substrat nicht präzise ausgerichtet
werden, wenn die beiden Substrate verklebt werden, das elektrische Übersprechen
zwischen den benachbarten Pixeln verhindert werden.
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Eine
Vielzahl von vorstehenden Elektroden kann auf der Verbindungsoberfläche von
zumindest einem, dem Aktivmatrix-Substrat oder dem gegenüber liegenden
Substrat, in Ent sprechung mit einer Vielzahl von Pixelelektroden,
die auf dem Aktivmatrix-Substrat ausgebildet sind, erzeugt werden.
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Bei
dieser Anordnung konzentriert sich dann, wenn das Aktivmatrix-Substrat
und das gegenüber liegende
Substrat mittels dem anisotropischen leitenden Material verklebt
werden, der Druck auf die vorstehenden Elektroden. Daher kann der
Druck, der bei der Verklebungsverbindung der beiden Substrate ausgeübt werden
muss, verringert werden. Darüber hinaus
kann die Lücke
zwischen den vorstehenden Elektroden als der Raum sichergestellt
werden, in welchen überschüssiges Klebemittel
oder die bei dem Verkleben der Substrate erzeugten Blasen entweichen
können.
Infolgedessen kann eine Elektrodenverbindung mit hohem Ertrag und
hoher Verlässlichkeit
erreicht werden.
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Ferner
kann durch Anordnen der Halbleiterschicht mit Photoleitfähigkeitswirkung
als das Stützsubstrat
in dem gegenüber
liegenden Substrat ein kristallines Halbleitersubstrat, das durch
das Bridgeman-Verfahren, das Gradienteneinfrierverfahren, das Bewegungswärmeverfahren
usw. erhalten wurde, als die Halbleiterschicht verwendet werden.
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Das
gegenüber
liegende Substrat kann auch so angeordnet sein, dass ein Substrat,
welches zu erfassendes Licht und zu erfassende Strahlung durchdringen
kann, als das Stützsubstrat
bereitgestellt ist, und die Halbleiterschicht mit Photoleitfähigkeit
auf dem Stützsubstrat
ausgebildet ist. Da das gegenüber liegende
Substrat so angeordnet ist, dass es das Substrat als das Stützsubstrat
einschließt,
welches zu erfassendes Licht und zu erfassende Strahlung durchdringen
kann, und die Halbleiterschicht mit Photoleitfähigkeit auf dem Stützsubstrat
ausgebildet ist, kann die Festigkeit des gegenüber liegenden Substrats erhöht werden.
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Indessen
beruht, wie vorstehend beschrieben wurde, ein Prozess zum Herstellen
eines zweidimensionalen Bilddetektors der Erfindung auf einem Prozess
zum Herstellen eines zweidimensionalen Bilddetektors mit:
einer
Pixelfeldschicht mit einer Elektrodenverdrahtung, die in einer gitterförmigen Anordnung
bereitgestellt sind; eine Vielzahl von Schaltelementen, die an Gitterpunkten
bereitgestellt sind; und Ladungsspeicherkondensatoren mit Pixelelektroden,
die mit der Elektrodenverdrahtung über die Schaltelemente verbunden
sind;
einem Elektrodenabschnitt, der so ausgebildet ist, dass
er nahezu der gesamten Oberfläche
der Pixelfeldschicht gegenüberliegt;
und
einer Halbleiterschicht mit Photoleitfähigkeit, die zwischen der Pixelfeldschicht
und dem Elektrodenabschnitt ausgebildet ist, und beinhaltet die
Schritte des:
- (1) Erzeugens eines Aktivmatrix-Substrats
einschließlich
der Pixelfeldschicht;
- (2) Erzeugens des gegenüber
liegenden Substrats einschließlich
des Elektrodenabschnitts und der Halbleiterschicht;
- (3) Verbindens des Aktivmatrix-Substrats mit dem gegenüber liegenden
Substrat mittels einem anisotropischen leitenden Material mit Leitfähigkeit
in einer Richtung senkrecht zu einer Oberfläche der Pixelfeldschicht oder
der Halbleiterschicht, wobei die Pixelfeldschicht der Halbleiterschicht
gegenüberliegt,
sodass die Pixelfeldschicht des Aktivmatrix-Substrats der Halbleiterschicht
des gegenüber
liegenden Substrats gegenüber
liegt.
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Auf
diese Art und Weise wird das Aktivmatrix-Substrat einschließlich der
Pixelfeldschicht in dem ersten Schritt produziert, und wird das
gegenüber
liegende Substrat einschließlich
dem Elektrodenabschnitt der Halbleiterschicht in dem zweiten Schritt produziert.
Die individuell produzierten Substrate werden dann mittels dem anisotropischen
leitenden Material in dem dritten Schritt miteinander verbunden.
Daher ist es anders als bei dem herkömmlichen Prozess unnötig, die
Halbleiterschicht auf dem Substrat neu zu erzeugen, auf dem die
Pixelfeldschicht bereits ausgebildet ist. Infolgedessen kann das
Material, welches herkömmlich
nicht verwendet werden konnte, z.B. der Verbundhalbleiter wie CdTe
oder CdZnTe, für
die Halbleiterschicht verwendet werden.
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Da
das vorstehende Halbleitermaterial eine höhere Empfindlichkeit (Signal/Rausch-Verhältnis) gegenüber Strahlung
wie beispielsweise Röntgenstrahlen
hat als a-Se, welches herkömmlich
verwendet wurde, wenn der Verbundhalbleiter wie CdTe oder CdZnTe
für die
Halbleiterschicht verwendet wird, kann das Ansprechverhalten des
zweidimensionalen Bilddetektors verbessert werden, und können dynamische
Bilder ebenfalls erfasst werden.
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In
dem dritten Schritt wird das anisotropische leitende Klebemittel
einschließlich
der in dem Klebemittel verteilten leitenden Teilchen als das anisotropische
leitende Material verwendet, und nach dem Aufbringen oder Übertragen
dieses anisotropischen leitenden Klebemittels auf die Oberfläche zumindest entweder
des Aktivmatrix-Substrats oder des gegenüber liegenden Substrats werden
die beiden Substrate miteinander verklebt.
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Auf
diese Art und Weise wird das anisotropische leitende Klebemittel
als das anisotropische leitende Material verwendet, und werden das
Aktivmatrix-Substrat und das gegenüber liegende Substrat mittels
dem anisotropischen leitenden Klebemittel verklebt. Dem zufolge
kann auch dann, wenn das Aktivmatrix-Substrat und das gegenüber liegende
Substrat mit den großen
Flächen
verklebt werden, das anisotropische leitende Klebemittel leicht
aufge bracht oder übertragen
werden, sodass folglich die beiden Substrate leicht miteinander
verklebt werden können.
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Das
anisotropische leitende Klebemittel wird so aufgebracht oder übertragen,
dass es eine Dicke im wesentlichen gleich dem Durchmesser des leitenden
Teilchens hat. Daher ist es auch dann, wenn im Wesentlichen flache
Oberflächen
der Substrate verklebt werden, möglich,
das Fließen überschüssigen Klebemittels
zu minimieren und zufriedenstellende anisotropische Leitfähigkeit
zu erhalten.
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In
dem dritten Schritt werden das anisotropische leitende Klebemittel
des wärmehärtenden
Typs oder das anisotropische leitende Klebemittel des thermoplastischen
Typs als das anisotropische leitende Klebemittel verwendet, und
das Aktivmatrix-Substrat und das gegenüber liegende Substrat werden
durch Hindurchführen
derselben zwischen den Heizwalzen miteinander verklebt.
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Daher
muss auch dann, wenn das Aktivmatrix-Substrat und das gegenüber liegende
Substrat mit den großen
Flächen
verklebt werden, die Presskraft nicht auf die gesamte Oberfläche des
Substrats ausgeübt
werden. Somit ist eine große
hydraulische Presseinrichtung usw. nicht erforderlich, und kann eine
relativ kleine Presseinrichtung verwendet werden. Infolgedessen
können
der Schritt des Verklebens der beiden Substrate und die in dem Verklebungsschritt
verwendeten Einrichtungen vereinfacht werden.
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In
dem dritten Schritt kann das anisotropische leitende Klebemittel
des wärmehärtenden
Typs oder das anisotropische leitende Klebemittel des thermoplastischen
Typs als das anisotropische leitende Klebemittel verwendet werden,
und das Aktivmatrix-Substrat und das gegenüber liegende Substrat können durch
Thermokompressionsbonden unter Verwendung der Presseinrichtung miteinander
verklebt werden.
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Da
die beiden Substrate unter Verwendung der Presseinrichtung durch
Thermokompressionsbonden miteinander verklebt werden können, kann eine
allgemein übliche
thermische Presseinrichtung in dem Schritt des Verklebens der Substrate
verwendet werden.
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Darüber hinaus
kann die Presseinrichtung durch die Autoklav-Einrichtung ersetzt
werden. Daher kann auch dann, wenn das Aktivmatrix-Substrat und
das gegenüber
liegende Substrat mit den großen Flächen verklebt
werden, ein gleichmäßiger Druck erhalten
werden.
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In
dem dritten Schritt kann das anisotropische leitende Klebemittel
des an Licht härtenden Typs
als das anisotropische leitende Klebemittel verwendet werden, und
das Aktivmatrix-Substrat
und das gegenüber
liegende Substrat können
miteinander in Kontakt gebracht und dann durch Beleuchtung mit Licht
von dem Aktivmatrix-Substrat miteinander verklebt werden.
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Daher
können
zum Beispiel durch Ausbilden der Pixelelektrode des Aktivmatrix-Substrats
durch die transparente Elektrode und Beleuchten des Klebemittels
mit Licht von der Seite des Aktivmatrix-Substrats her das Aktivmatrix-Substrat
und das gegenüber
liegende Substrat miteinander verklebt werden, ohne eine Wärmebehandlung
zu erfordern. Infolgedessen werden, wenn die Substrate mit relativ
großen
Flächen
verklebt werden, dann, wenn die thermischen Expansionskoeffizienten
der beiden Substrate unterschiedlich sind, Verwerfungen der Substrate und
eine Trennung verklebter Oberflächen
durch den Unterschied in dem Grad der thermischen Expansion auf
Grund der Wärmebehandlung
nicht verursacht.